雪越下越大，仗也愈打愈大。
12月23日，中央军委主席毛泽东电示林彪等：现时到解冰期尚有三个多月，在此期内，如果我军只在许多战斗之间进行若干短时间的休息补充而不进行大休整，则估计可能利用冰期歼敌灭大量敌人，可能使沈阳、铁岭、抚顺、本溪、锦州。葫芦岛、秦皇岛等几个大据点之间的中小据点、广大农村及锦州以西、经北地区的全部或大部归于我手。只要办到这一点，尔后就只剩下打大据点的问题了。
根据毛泽东的这一指示，林、罗、刘决定在彰武战斗结束后，实施连续作战，诱歼沈阳出援之敌。按照这一作战方针，除第2 、第7 纵队暂留彰武休整待机，利用敌人的工事进一步研究攻坚战术，第3 、第6 、第10纵队仍于沈阳西北隐蔽待机外，其他部队展开了捕歼分散孤立之敌的行动。
12月29日，各部不待休整结束，立即开始新的行动，第7 纵队于沈阳西北万金台歼敌第207 师一个团；为引诱国民党军出援，扩大战果，1 纵进至辽中地区活动；4 纵袭入沈阳皇姑屯；8 纵、9 纵和冀察热辽独3 师等部奔袭敌孤立据点，相继攻克北票、黑山、台安等县城及北宁路重镇大虎山。
陈诚判断解放军主力已经分散，又获悉2 纵、7 纵留在彰武地区未动，误以为东北民主联军彰武战斗伤亡重大，难以再战，遂于1948年1 月1 日从沈阳、新民、铁岭地区调集5 个军15个师（占其东北兵力的将近一半），在近100 公里的宽大正面，分三路沿辽河两岸呈扇形向沈阳西北出击，准备在新民、法库、沈阳之间寻找我军3 、6 、10纵队决战，以驱逐东北解放军，保沈阳之安全，并解法库等据点之围。
陈诚这个举动，正中林彪、罗荣桓“引蛇出洞”和“调虎离山”之计，给解放军在运动中歼敌造成了有利条件。林彪。罗荣桓、刘亚楼根据敌人的兵力部署，决定迅速集中主力阻钳较强的右、中两路，歼击孤立、突出、战斗力较弱的左路新5 军。一场大规模的歼灭战即将在辽西展开。
5 日拂晓，新5 军主力尚未与右、中两路打通联系，即被东北民主联军合围于公主屯及其西南地区。
新5 军被合围后，军长陈琳达急电求救。陈诚令其改取守势，在原地固守三天，以吸引东北民主联军主力，同时令右。中两路国民党军在飞机、坦克掩护下向西增援，解放军第l.第4 、第10纵队阻敌于公主屯以东10余公里的辽河两岸。
5 日下午，东北民主联军第3 纵队从南面，第7 纵队从西和西南，第2 、第6 纵队从西北和北面，对新5 军展开进攻。激战一夜，将其压缩于公主屯、王道屯、文家台、黄家山等狭小地域内。
与此同时，阻援部队与援敌展开激战。此时正值严寒天气，气温最低达零下40摄氏度。夜间部队在野外行军作战，伸出手来几分钟就冻得麻木，难以屈伸了，湿手摸枪常被粘掉一层皮，即使穿大衣，棉鞋戴棉手套，在冰雪工事中隐蔽几十分钟，也会冻得爬不起来。干部、战士在没膝深的雪中行军。作战，冻伤的人很多。在阻击战斗中，指战员爬冰卧雪、忍受饥饿，顽强抗击了敌飞机、坦克、大炮的连续轰击，打退敌人多次冲锋，少数阵地虽几次易手，但援敌始终未能前进，共歼国民党军4000余人，保证了公主屯围歼战的胜利。
6 日凌晨，我军继续猛攻。陈琳达率残部退守公主屯和黄家山。是令新5 军继续抵抗，还是令其突围，陈诚犹豫不决，一直到6 日晚，才决心令陈琳达向沈阳突围，但为时已晚。
7 日晨，第2 、第7 纵队在炮兵支援下，向公主屯和黄家山总攻。据国民党史书记载，“七日午前，军长陈琳达中将，亲率第195 师主力，向南突围，不料行至黄家山以南之艾家屯，又遭匪埋伏截击，增援之国军，亦分别被阻，俱无进展，战至7 日正午，新五军竟陷于覆没。”
公主屯一战，我军全歼敌新5 军军部及M 个师，共约2 万余人。
新5 军被歼后，其他两路援敌不敢恋战，仓惶东退到沈阳、铁岭去了。